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1、PCB 設 計 在 生 產(chǎn) 工 藝 方 面 的 注 意 事 項 1 前 言 近 年 來 隨 著 經(jīng) 濟 的 不 景 氣 和 人 工 成 本 的 不 斷 上 升 ， 產(chǎn) 品 在 價 格 上遭 遇 到 前 所 未 有 的 壓 力 ， 控 制 成 本 成 為 研 發(fā) 和 生 產(chǎn) 必 不 可 少 的 考 慮 因素 。 在 生 產(chǎn) 環(huán) 節(jié) ， 要 控 制 人 力 成 本 就 必 須 實 現(xiàn) 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 的 高 度 自 動 化， 而 生 產(chǎn) 的 高 度 自 動 化 就 要 求 具 有 自 動 化 的 設 備 和 具 有 能 夠 自 動 化 生產(chǎn) 的 產(chǎn) 品 ， 因 此 對 于 產(chǎn) 品 的 設 計 就

2、引 進 了 產(chǎn) 品 的 DFM(Design For Manufacture)。 下 面 就 從 DFM的 方 面 簡 單 介 紹 PCB（ Printed Circuit Board） 在 設 計 Layout方 面 的 注 意 事 項 。 2 1、 PCB材 質(zhì) 及 耐 溫 性 板 材 有 很 多 種 類 ， 其 耐 溫 特 性 各 不 相 同 ， 所 以 在 設 計 的 初 期 要 在材 料 的 價 格 和 材 料 的 耐 溫 程 度 上 做 綜 合 的 評 估 。 PCB常 用 材 料 中 ， 樹脂 有 環(huán) 氧 樹 脂 、 酚 醛 樹 脂 等 ， 基 材 有 玻 纖 布 、 絕 緣 紙

3、 等 。 比 較 常 見PCB的 材 質(zhì) 有 CEM-1、 CEM-3、 FR-1、 FR-4、 FR-5等 型 號 ， 不 同 型號 PCB的 耐 溫 等 級 差 異 很 大 ， 針 對 紙 質(zhì) PCB耐 溫 等 級 低 、 易 吸 潮 的 特點 ， 需 設 置 盡 量 低 的 回 流 溫 度 ， 同 時 需 評 估 是 否 需 要 安 排 預 烘 烤 ， 特別 注 意 非 真 空 包 裝 的 紙 質(zhì) PCB。 3 2、 PCB鏤 空 外 形 結(jié) 構(gòu) 不 規(guī) 則 外 形 PCB的 鏤 空 面 積 較 大 時 ， 容 易 導 致 SMT（ Surface Mounted Technology）

4、 設 備 輸 送 軌 道 上 的 PCB傳 感 器 誤 測 。 產(chǎn) 線 需 要增 加 PCB傳 感 器 檢 測 延 時 時 間 ， 以 避 免 因 識 別 錯 誤 產(chǎn) 生 誤 動 作 ， 或 在與 軌 道 垂 直 的 方 向 移 動 PCB檢 測 傳 感 器 以 避 開 PCB鏤 空 的 地 方 。 如 果需 要 安 排 波 峰 焊 接 工 序 的 ， 還 需 考 慮 制 作 波 峰 焊 載 板 以 遮 蔽 鏤 空 比 較大 的 地 方 ， 以 免 融 錫 沖 上 板 面 。 我 們 設 計 的 時 候 需 要 考 慮 盡 量 將 需 要焊 接 的 元 件 遠 離 鏤 空 的 位 置 ， 同

5、時 盡 量 排 布 在 鏤 空 的 一 側(cè) 。 4PCB 傳 感 器 PCB 錫 向 3、 工 藝 邊 的 設 計 板 邊 5mm范 圍 內(nèi) 不 能 有 貼 片 元 器 件 ， 否 則 會 影 響 SMT生 產(chǎn) ， 無 法避 免 時 ， 可 以 采 用 添 加 輔 助 邊 （ 工 藝 邊 ） 或 制 作 載 板 的 方 法 ， 工 藝 邊一 般 加 在 PCB長 邊 ， 工 藝 邊 寬 度 不 小 于 3mm， 工 藝 邊 同 PCB流 向 一 致。 如 果 工 序 間 PCBA流 轉(zhuǎn) 是 采 用 板 架 的 ， 需 評 估 板 架 上 PCB槽 的 深 度（ 一 般 為 6-7mm） 范 圍

6、 內(nèi) 是 否 有 元 件 ， 如 有 則 不 能 用 板 架 周 轉(zhuǎn) ， 可 以采 用 專 用 的 PCB Magazine。 注 意 加 工 藝 板 邊 一 定 要 注 意 控 制 成 本 ，大 量 生 產(chǎn) 使 用 載 板 以 節(jié) 省 成 本 ， 記 住 小 板 一 定 要 有 對 角 的 mark點 。 53mm流 向 載 具 PCBmark mark 4、 PCB大 小 每 臺 SMT設 備 都 有 PCB尺 寸 范 圍 限 制 ， 太 大 或 太 小 均 無 法 生 產(chǎn) 。如 果 單 片 PCB尺 寸 太 大 ， 就 需 要 選 擇 適 合 大 尺 寸 PCB的 大 型 設 備 來 生

7、產(chǎn) 。 如 果 單 片 PCB尺 寸 太 小 ， 一 是 可 以 做 成 多 聯(lián) 板 ， 使 多 聯(lián) 板 的 PCB尺 寸 變 大 ； 二 是 制 作 尺 寸 合 適 的 載 板 ， 將 單 片 PCB放 于 載 板 上 生 產(chǎn) ，當 然 前 者 生 產(chǎn) 效 率 更 高 ， 但 是 從 成 本 考 慮 ， 載 板 生 產(chǎn) 成 本 更 低 。 當PCB的 長 寬 小 于 50X50mm時 ， 必 須 進 行 拼 板 ， 拼 板 整 體 尺 寸 建 議 小于 250X250mm 6 5、 “V-CUT”槽 和 郵 票 孔 聯(lián) 板 一 般 以 “ V-CUT”和 郵 票 孔 兩 種 方 式 連 接

8、， 連 接 方 式 以 PCB的四 周 邊 緣 的 規(guī) 則 程 度 決 定 的 。 PCB板 的 邊 沿 是 簡 單 的 正 方 形 或 長 方 形使 用 “ V-CUT”聯(lián) 板 ， 反 之 是 不 規(guī) 則 板 邊 的 ， 如 圓 形 ， 橢 圓 等 ， 則 使 用郵 票 孔 聯(lián) 板 。 對 于 規(guī) 則 形 狀 的 PCB ， 使 用 合 適 的 “ V-CUT”槽 深 度 是很 重 要 的 ， “ V-CUT”槽 可 以 雙 面 刻 也 可 以 單 面 刻 ， 總 的 深 度 一 般 是PCB厚 度 的 1/3-1/2左 右 ， 過 淺 會 增 加 分 板 難 度 ， 過 深 會 造 成 連

9、 接 強 度不 夠 ， PCB過 爐 受 熱 時 易 變 形 。 對 于 不 規(guī) 則 形 狀 的 PCB， 郵 票 孔 所 處的 位 置 一 定 要 考 慮 到 割 板 的 便 捷 和 整 體 聯(lián) 板 的 強 度 ， 規(guī) 避 元 件 位 置 和組 裝 位 置 。 7大 于 1/2V-CUT結(jié) 構(gòu) 郵 票 孔 結(jié) 構(gòu) 6、 PCB焊 盤 涂 層 表 面 處 理 一 般 有 有 機 涂 覆 （ OSP） 、 熱 風 整 平 （ 噴 錫 ） 、 化 學 鍍鎳 /浸 金 （ ENIG） 、 浸 銀 、 浸 錫 等 方 式 ， 噴 錫 板 主 要 需 檢 查 焊 盤 表 面噴 錫 的 平 整 度 ， 噴

10、 錫 不 平 整 會 影 響 錫 膏 印 刷 效 果 ； OSP板 主 要 需 檢 查抗 氧 化 性 ， 以 選 擇 合 適 活 性 的 錫 膏 型 號 和 PCB流 轉(zhuǎn) 限 制 時 間 ； ENIG處理 過 的 PCB表 面 在 焊 接 過 程 中 容 易 產(chǎn) 生 黑 盤 效 應 （ Black pad） ， 需 在PCB外 觀 檢 驗 SOP（ Standard Operating Procedure 標 準 作 業(yè) 程 序 ）中 作 特 別 提 醒 。 8 7、 PCB阻 焊 膜 和 絲 印 圖 阻 焊 膜 不 能 覆 蓋 焊 盤 ， 要 能 耐 受 回 流 焊 高 溫 沖 擊 ， 不

11、能 產(chǎn) 生 起 皮、 褶 皺 等 不 良 。 絲 印 字 符 應 清 晰 ， 不 能 覆 蓋 焊 盤 。 尤 其 要 注 意 檢 查 細間 距 IC附 近 阻 焊 膜 和 絲 印 油 的 高 度 ， 如 超 標 會 使 細 間 距 IC引 腳 焊 盤 上的 錫 膏 厚 度 增 加 ， 易 造 成 連 焊 不 良 。 如 下 圖 ： C102字 符 如 高 度 太 大， 就 會 影 響 U3的 錫 膏 厚 度 9 8、 元 件 分 布 元 件 的 布 置 首 先 考 慮 元 件 在 二 維 ， 三 維 上 沒 有 干 涉 。 元 件 布 局 應 均 勻 、 整 齊 、 緊 湊 ， 功 率 大 的

12、 元 件 擺 放 在 利 于 散 熱 的位 置 上 ， 質(zhì) 量 較 大 的 元 器 件 應 避 免 放 在 板 的 中 心 ， 熱 敏 元 件 應 遠 離 發(fā)熱 元 件 ， 同 類 型 插 裝 元 器 件 在 X或 Y方 向 上 應 朝 一 個 方 向 放 置 ， 同 一 種類 型 的 有 極 性 分 立 元 件 也 要 在 X或 Y方 向 上 保 持 一 致 ， 便 于 生 產(chǎn) 和 檢 驗， 元 器 件 的 排 列 要 便 于 調(diào) 試 和 維 修 ， 亦 即 小 元 件 周 圍 不 能 放 置 大 元 件、 需 調(diào) 試 的 元 、 器 件 周 圍 要 有 足 夠 的 空 間 。 波 峰 焊

13、接 面 上 的 大 、 小 SMD（ Surface Mounted Devices） 不 能排 成 一 條 直 線 ， 要 錯 開 位 置 ， 較 小 的 元 件 不 應 排 在 較 大 的 元 件 之 后 ，阻 、 容 件 軸 向 要 與 波 峰 焊 傳 送 方 向 垂 直 ， 排 阻 及 SOP元 器 件 軸 向 與 傳送 方 向 平 行 ， 這 樣 可 以 防 止 焊 接 時 因 焊 料 波 峰 的 “ 陰 影 ” 效 應 造 成 的虛 焊 和 漏 焊 。 10 元 件 發(fā) 布 圖 例 11 9、 焊 盤 和 布 線 設 計 需 評 估 焊 盤 設 計 是 否 與 實 際 元 件 匹

14、配 ， 如 發(fā) 現(xiàn) 有 小 元 件 匹 配 大 焊 盤 的， 可 以 考 慮 在 元 件 底 部 點 加 貼 片 膠 來 幫 助 固 定 ， 以 避 免 回 流 焊 時 出 現(xiàn)立 碑 、 空 焊 等 不 良 。 需 評 估 焊 盤 大 小 和 間 距 是 否 符 合 IPC-SM-782A標 準 。 如 不 符 合 ， 需 修改 設 計 ， 或 在 印 刷 鋼 網(wǎng) 設 計 時 考 慮 修 正 彌 補 輕 微 的 設 計 缺 陷 。 SMD元 件 的 焊 盤 上 或 其 附 近 不 能 有 過 孔 ， 過 孔 離 焊 盤 至 少 0.3mm以上 ， 否 則 在 回 流 焊 過 程 中 ， 焊 盤

15、 上 的 焊 錫 熔 化 后 會 沿 著 過 孔 流 走 ， 會產(chǎn) 生 空 焊 、 少 錫 ， 還 可 能 流 到 板 的 另 一 面 造 成 短 路 。 如 果 無 法 避 免 ，需 將 過 孔 注 入 膠 水 填 塞 ， 如 果 是 BGA焊 盤 ， 還 需 特 別 檢 查 過 孔 填 塞 后不 能 留 凹 坑 ， 否 則 ， BGA焊 點 易 產(chǎn) 生 空 洞 。 12 9、 焊 盤 和 布 線 設 計 焊 盤 與 大 面 積 銅 箔 （ 如 電 源 /接 地 層 等 ） 之 間 需 作 熱 隔 離 設 計 ， 否 則 易形 成 冷 焊 不 良 ， 熱 隔 離 連 線 長 度 至 少 0.

16、8mm以 上 。 13 對 于 多 層 板 ， 或 者 板 厚 比 較 薄 的 PCB,大 面 積 接 地 /電 源 層 應 作 網(wǎng) 格 狀處 理 ， 否 則 ， 在 焊 接 過 程 中 會 因 熱 應 力 差 異 過 大 引 起 PCB局 部 變 形 。 9、 焊 盤 和 布 線 設 計 如 果 需 要 對 PCBA作 ICT測 試 的 ， 就 需 評 估 測 試 焊 盤 的 設 計 是 否 合 理 ，兩 個 測 試 焊 盤 應 保 持 2.54mm以 上 間 距 ， 測 試 焊 盤 不 應 上 錫 盡 量 避 免用 過 孔 或 焊 點 來 代 替 測 試 焊 盤 14 大 于 2.54mm

17、 對 于 通 孔 元 件 來 說 ， 為 了 保 證 焊 接 效 果 最 佳 ， 引 腳 與 孔 徑 的 縫 隙 應 在 0.25mm 0.70mm之 間 。 較 大 的 孔 徑 對 插 裝 有 利 ， 但 對 焊 點 形 成 不 利 ，易 產(chǎn) 生 空 洞 和 半 焊 不 良 。 一 般 通 孔 元 件 的 焊 盤 直 徑 為 孔 徑 的 2倍 ， 雙 面 板 最 小 為 1.5mm， 單 面板 最 小 為 2mm， 如 果 受 空 間 限 制 而 不 能 用 圓 形 焊 盤 的 ， 可 以 采 用 腰 圓形 焊 盤 ， 以 增 加 焊 盤 面 積 。 橙 色 -焊 盤白 色 -間 隙黑 色

18、-元 件 引 腳 10、 PCB的 MARK和 定 位 孔 PCB的 定 位 孔 為 非 金 屬 化 孔 ， 直 徑 為 4mm， 位 于 PCB的 角 上 ，距 兩 板 邊 各 5mm。 定 位 MARK點 距 板 邊 5mm以 上 ， 不 影 響 SMT設 備 的識 別 ， PCB對 角 至 少 有 兩 個 不 對 稱 MARK點 ， MARK點 的 優(yōu) 選 形 狀 為實 心 圓 ， 也 可 以 是 實 心 方 塊 、 實 心 菱 形 、 十 子 星 等 ， 實 心 圓 MARK點的 優(yōu) 選 尺 寸 為 直 徑 1mm。 對 于 細 間 距 IC， 為 提 高 貼 片 精 度 ， 要 求

19、在 IC兩 對 角 也 設 置 局 部 MARK點 。 MARK點 的 材 料 為 裸 銅 或 覆 銅 ， 為 了 增加 MARK點 和 PCB之 間 的 對 比 度 ， 可 在 MARK點 周 圍 1.5mm范 圍 內(nèi) 開阻 焊 窗 口 ， 為 了 保 證 印 刷 和 貼 片 的 識 別 效 果 ， MARK點 周 圍 應 無 其 它走 線 及 絲 印 字 符 。 小 板 MARK 點 PCB板 定 位 孔大 于 5mm大 板 MARK 點 11、 完 整 的 PCB結(jié) 構(gòu) 圖 PCB對 于 不 同 的 產(chǎn) 品 ， 其 結(jié) 構(gòu) 圖 也 要 求 不 一 樣 ， 下 面 是 一 個 完 整的 P

20、CB板 的 連 板 圖 例 ,包 括 工 藝 倒 角 ， 連 板 MARK ， 小 板 MARK ， Bad Board MARK,進 板 方 向 標 識 ， 產(chǎn) 品 信 息 （ XXXXXXXX) ， 供 應 商LOG。 xxxxxxxxxxxLOG 12、 結(jié) 束 語 不 同 的 產(chǎn) 品 需 要 從 成 本 和 產(chǎn) 品 本 身 的 特 性 ， 以 及 這 個 產(chǎn) 品 的 訂 單量 去 考 慮 PCB板 的 設 計 ， 沒 有 固 定 的 模 式 ， 但 是 標 準 是 一 樣 的 。 此 外PCB Layout設 計 還 需 要 考 慮 到 以 下 部 分 ：1 、 電 磁 兼 容 （ Electro Magnetic Compatibility-EMC）2 、 接 地3 、 屏 蔽 ， 包 括 高 頻 元 件 和 高 頻 元 件 ， 低 頻 元 件 和 低 頻 元 件4 、 濾 波5 、 等 等 以 上 內(nèi) 容 就 需 要 專 業(yè) 的 設 計 工 程 師 進 行 施 教 ， 這 里 就 不 做 講 解 。 17 謝 謝 大 家 18